Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Leucas, Leonardo de Freitas
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14835
Resumo: The present work is devoted to studying the performance of two well-known structural health monitoring (SHM) techniques to detect damage in typical metallic riveted structures, such as beams and panels found in various types of industry. Both techniques use piezoelectric materials for mechanical excitation (actuator effect) and dynamic response analysis (sensor effect) of the structure. The first approach used is known as electromechanical impedance technique, in which the electrical impedance of the piezoelectric patch is directly associated with the mechanical impedance of the structure. By this way, the detection of damage can be made by observing the variation of this parameter and comparing the signals patterns (signatures) of the healthy and damaged states of the structure. There are several damage metrics aiming at quantifying the damage for SHM analysis. Another approach uses the socalled Lamb waves, which propagate along solid materials. Information is collected from the structure under healthy conditions by using wave propagation phenomena (such reflection and attenuation) along the structure. The evolution of the damage can be observed by using a specially defined Damage Metrics that is able to quantify damage in this case the Damage Index (D.I.). The first studied structure was an aluminium beam containing a single rivet, which was used to test both techniques for damage (rivet loss) identification purposes. After this first validation procedure, the identification of a systematic loss of rivets on an aeronautic aluminium panel containing various rivets was studied. This configuration presents a more complex structure as compared with the aluminium beam, from the structural view point. Statistical techniques based on hypothesis tests were applied, aiming at identifying damage with a certain confidence interval. Finally, this work presents an alternative approach using artificial neural networks applied to pattern recognition associated to different damage states of the structure. All techniques presented in this dissertation showed to be useful for damage detection, as far as rivet losses are concerned.
id UFU_b51ffb6d82bec9d1d287e53b00617f62
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/14835
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling 2016-06-22T18:40:05Z2009-11-102016-06-22T18:40:05Z2009-08-25LEUCAS, Leonardo de Freitas. On The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structures. 2009. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14835The present work is devoted to studying the performance of two well-known structural health monitoring (SHM) techniques to detect damage in typical metallic riveted structures, such as beams and panels found in various types of industry. Both techniques use piezoelectric materials for mechanical excitation (actuator effect) and dynamic response analysis (sensor effect) of the structure. The first approach used is known as electromechanical impedance technique, in which the electrical impedance of the piezoelectric patch is directly associated with the mechanical impedance of the structure. By this way, the detection of damage can be made by observing the variation of this parameter and comparing the signals patterns (signatures) of the healthy and damaged states of the structure. There are several damage metrics aiming at quantifying the damage for SHM analysis. Another approach uses the socalled Lamb waves, which propagate along solid materials. Information is collected from the structure under healthy conditions by using wave propagation phenomena (such reflection and attenuation) along the structure. The evolution of the damage can be observed by using a specially defined Damage Metrics that is able to quantify damage in this case the Damage Index (D.I.). The first studied structure was an aluminium beam containing a single rivet, which was used to test both techniques for damage (rivet loss) identification purposes. After this first validation procedure, the identification of a systematic loss of rivets on an aeronautic aluminium panel containing various rivets was studied. This configuration presents a more complex structure as compared with the aluminium beam, from the structural view point. Statistical techniques based on hypothesis tests were applied, aiming at identifying damage with a certain confidence interval. Finally, this work presents an alternative approach using artificial neural networks applied to pattern recognition associated to different damage states of the structure. All techniques presented in this dissertation showed to be useful for damage detection, as far as rivet losses are concerned.O presente trabalho tem por objetivo o estudo do desempenho de duas técnicas já conhecidas de monitoramento de integridade estrutural (SHM Structural Health Monitoring) aplicadas à detecção de danos em estruturas metálicas rebitadas, como vigas e painéis aeronáuticos. Ambas as técnicas se servem de materiais piezelétricos para a excitação mecânica (efeito atuador) e coleta de sinais (efeito sensor) na estrutura. Na técnica de impedância eletromecânica, a impedância elétrica do elemento piezelétrico é associada diretamente à impedância mecânica da estrutura analisada. Desta forma, ao se verificar a variação deste parâmetro, consegue-se verificar a presença do dano pela comparação das assinaturas dos sinais de impedância para os casos com e sem dano. Métricas especialmente desenvolvidas são capazes de quantificar estas duas situações. Já na abordagem por ondas de Lamb, são observados os fenômenos de propagação de ondas mecânicas (como reflexão e atenuação) em meios sólidos. Ao se verificar uma mudança nos padrões correspondentes, consegue-se identificar a presença de dano na estrutura por meio da metodologia avaliativa conhecida como DI (Damage Index). Primeiramente foi estudada uma estrutura simples uma viga de alumínio com um único rebite buscando validar ambas as técnicas para identificação do dano caracterizado pela retirada (perda) deste rebite. Foi estudada também, numa etapa posterior, a perda sistemática de rebites em um painel aeronáutico de alumínio. Esta configuração apresenta características bem mais complexas do ponto de vista estrutural do que a primeira estrutura estudada. Foram aplicadas técnicas de análise baseadas em testes de hipóteses estatísticas nos resultados obtidos, buscando verificar a presença de dano, porém dentro de certa margem de confiança. Além disso, foi apresentada uma abordagem alternativa para classificação de padrões baseada em redes neurais artificiais aplicadas na detecção dos diferentes estágios de dano do painel aeronáutico. Ambas as metodologias estudadas se mostraram eficazes na identificação de danos associados à perda de rebites.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Engenharia Mecânicaapplication/pdfporUniversidade Federal de UberlândiaPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaUFUBREngenhariasMonitoramento de integridade estruturalImpedância eletromecânicaOndas de lambEstruturas rebitadasEstruturas metálicasLocalização de falhas (Engenharia)Structural health monitoringElectromechanical impedanceLamb wavesRiveted structuresCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAUtilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com RebitesOn The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structuresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSteffen Júnior, Valderhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721546Y4Finzi Neto, Roberto Mendeshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794552Z3Silva, Edson Paulo dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4177993D1Leucas, Leonardo de Freitasinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFUTHUMBNAILLeonardo.pdf.jpgLeonardo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1410https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/3/Leonardo.pdf.jpg46e5079dd7d77cea5ae6686736454f4bMD53ORIGINALLeonardo.pdfapplication/pdf1554956https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/1/Leonardo.pdf74c4b141398c2bebf0d3da5b2fa986e8MD51TEXTLeonardo.pdf.txtLeonardo.pdf.txtExtracted texttext/plain112824https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/2/Leonardo.pdf.txtd9ac28017ddcea6fca64fa2acb1b8128MD52123456789/148352016-06-23 04:06:50.383oai:repositorio.ufu.br:123456789/14835Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2016-06-23T07:06:50Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.por.fl_str_mv Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv On The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structures
title Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
spellingShingle Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
Leucas, Leonardo de Freitas
Monitoramento de integridade estrutural
Impedância eletromecânica
Ondas de lamb
Estruturas rebitadas
Estruturas metálicas
Localização de falhas (Engenharia)
Structural health monitoring
Electromechanical impedance
Lamb waves
Riveted structures
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
title_full Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
title_fullStr Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
title_full_unstemmed Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
title_sort Utilização das Técnicas de Impedância Eletromecânica e Ondas de Lamb para Identificação de Dano em Estruturas com Rebites
author Leucas, Leonardo de Freitas
author_facet Leucas, Leonardo de Freitas
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Steffen Júnior, Valder
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721546Y4
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Finzi Neto, Roberto Mendes
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794552Z3
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Silva, Edson Paulo da
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4177993D1
dc.contributor.author.fl_str_mv Leucas, Leonardo de Freitas
contributor_str_mv Steffen Júnior, Valder
Finzi Neto, Roberto Mendes
Silva, Edson Paulo da
dc.subject.por.fl_str_mv Monitoramento de integridade estrutural
Impedância eletromecânica
Ondas de lamb
Estruturas rebitadas
Estruturas metálicas
Localização de falhas (Engenharia)
topic Monitoramento de integridade estrutural
Impedância eletromecânica
Ondas de lamb
Estruturas rebitadas
Estruturas metálicas
Localização de falhas (Engenharia)
Structural health monitoring
Electromechanical impedance
Lamb waves
Riveted structures
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Structural health monitoring
Electromechanical impedance
Lamb waves
Riveted structures
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description The present work is devoted to studying the performance of two well-known structural health monitoring (SHM) techniques to detect damage in typical metallic riveted structures, such as beams and panels found in various types of industry. Both techniques use piezoelectric materials for mechanical excitation (actuator effect) and dynamic response analysis (sensor effect) of the structure. The first approach used is known as electromechanical impedance technique, in which the electrical impedance of the piezoelectric patch is directly associated with the mechanical impedance of the structure. By this way, the detection of damage can be made by observing the variation of this parameter and comparing the signals patterns (signatures) of the healthy and damaged states of the structure. There are several damage metrics aiming at quantifying the damage for SHM analysis. Another approach uses the socalled Lamb waves, which propagate along solid materials. Information is collected from the structure under healthy conditions by using wave propagation phenomena (such reflection and attenuation) along the structure. The evolution of the damage can be observed by using a specially defined Damage Metrics that is able to quantify damage in this case the Damage Index (D.I.). The first studied structure was an aluminium beam containing a single rivet, which was used to test both techniques for damage (rivet loss) identification purposes. After this first validation procedure, the identification of a systematic loss of rivets on an aeronautic aluminium panel containing various rivets was studied. This configuration presents a more complex structure as compared with the aluminium beam, from the structural view point. Statistical techniques based on hypothesis tests were applied, aiming at identifying damage with a certain confidence interval. Finally, this work presents an alternative approach using artificial neural networks applied to pattern recognition associated to different damage states of the structure. All techniques presented in this dissertation showed to be useful for damage detection, as far as rivet losses are concerned.
publishDate 2009
dc.date.available.fl_str_mv 2009-11-10
2016-06-22T18:40:05Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2009-08-25
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-22T18:40:05Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LEUCAS, Leonardo de Freitas. On The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structures. 2009. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14835
identifier_str_mv LEUCAS, Leonardo de Freitas. On The Use of the Electromechanical Impedance and Lamb Waves techniques for Damage Detection on Riveted Structures. 2009. 80 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14835
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFU
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharias
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/3/Leonardo.pdf.jpg
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/1/Leonardo.pdf
https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/14835/2/Leonardo.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 46e5079dd7d77cea5ae6686736454f4b
74c4b141398c2bebf0d3da5b2fa986e8
d9ac28017ddcea6fca64fa2acb1b8128
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1802110531378610176